RU2556740C1 - Method of check of spatial position of railroad, and system of its implementation - Google Patents
Method of check of spatial position of railroad, and system of its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2556740C1 RU2556740C1 RU2014139762/11A RU2014139762A RU2556740C1 RU 2556740 C1 RU2556740 C1 RU 2556740C1 RU 2014139762/11 A RU2014139762/11 A RU 2014139762/11A RU 2014139762 A RU2014139762 A RU 2014139762A RU 2556740 C1 RU2556740 C1 RU 2556740C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reference mark
- railroad
- vertical
- check
- rotation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Настоящая группа изобретений относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для контроля железнодорожного пути, в частности для определения отклонения железнодорожного пути от проектного положения.The present group of inventions relates to measuring technology and can be used to control the railway track, in particular to determine the deviation of the railway track from the design position.
Известна оптико-электронная система для контроля пространственного положения железнодорожного пути (RU 2387561, опубл. 27.04.2010, МПК6 В61К 9/08, Е01В 35/00), включающая по меньшей мере один источник излучения, измерительную тележку, установленную на рельсовом пути, на которой расположены блок обработки и фотоприемный блок, оптически связанный с источником излучения, отличающаяся тем, что источник излучения выполнен с возможностью его установки на конструкциях, вынесенных за пределы рельсового пути и расположенных по ходу движения измерительной тележки, при этом фотоприемный блок содержит две приемно-анализирующие системы, датчик угла наклона фотоприемного блока, модуль управления, выход которого соединен со входом блока обработки, другой вход которого соединен с выходом датчика угла наклона фотоприемного блока, и индикатор прохождения измерительной тележкой источника излучения, выход которого соединен со входом модуля управления, причем каждая приемно-анализирующая система включает объектив и позиционно-чувствительный приемник оптического излучения, установленный в плоскости анализа изображения источника излучения и выход которого соединен с входом блока обработки.Known optical-electronic system for monitoring the spatial position of the railway track (RU 2387561, publ. 04/27/2010, MPK6 V61K 9/08, ЕВВ 35/00), including at least one radiation source, a measuring trolley mounted on a rail track, which the processing unit and the photodetector unit are located, optically coupled to the radiation source, characterized in that the radiation source is configured to be mounted on structures that are outside the rail track and located along the direction of the measuring trolley and, while the photodetector unit contains two receiving and analyzing systems, a sensor angle of the photodetector unit, a control module, the output of which is connected to the input of the processing unit, the other input of which is connected to the output of the sensor angle of the photodetector, and the indicator of the passage of the measuring source of radiation the output of which is connected to the input of the control module, each receiving and analyzing system including a lens and a position-sensitive receiver of optical radiation mounted in the plane nalysis radiation source images and output of which is connected to the input of the processing unit.
Из описания этой системы известен способ контроля положения железнодорожного пути, заключающийся в том, что в момент прохождения измерительной тележкой реперной марки, который определяется индикатором по возвращенному сигналу от отражателя, индикатор вырабатывает сигнал захвата кадров оптическими приемно-анализирующими системами. Этот сигнал поступает в блок обработки, после чего в модулях памяти каждого измерительного канала сохраняются кадры, поступившие в данный момент от оптических приемно-анализирующих систем и содержащие изображения источника излучения (реперной марки). Определение смещений источника излучения относительно базовой точки приборной системы координат в вертикальном и продольном направлениях выполняется в два этапа. Вначале в блоке обработки вычисляются вертикальные координаты «энергетических центров тяжести» изображений в пикселях. Затем на основании математической модели рассчитываются смещения относительно базовой точки, определяющие пространственное положение железнодорожного пути.From the description of this system, a method for monitoring the position of a railway track is known, which consists in the fact that when the measuring trolley passes the reference mark, which is determined by the indicator by the returned signal from the reflector, the indicator generates a frame capture signal by optical receiving and analyzing systems. This signal arrives at the processing unit, after which the frames received at the moment from the optical receiving and analyzing systems and containing images of the radiation source (reference mark) are stored in the memory modules of each measuring channel. The determination of the displacements of the radiation source relative to the base point of the instrument coordinate system in the vertical and longitudinal directions is carried out in two stages. First, the vertical coordinates of the "energy centers of gravity" of the images in pixels are calculated in the processing unit. Then, based on the mathematical model, displacements relative to the base point are calculated, which determine the spatial position of the railway track.
Эти известные способ и система выбираются в качестве прототипов для заявляемых способа и системы, соответственно, так как они имеют наибольшее число существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемых технических решений.These known method and system are selected as prototypes for the proposed method and system, respectively, since they have the largest number of essential features that match the essential features of the claimed technical solutions.
Однако известные способ и система имеют существенный недостаток, а именно высокая погрешность определения положения пути, обусловленная тем, что используется один контрольный элемент (источник излучения на реперной марке), это, в свою очередь, вносит ограничение на количество измеряемых координат. Кроме того, эффективность детектирования реперной марки определяется не только качеством настройки индикатора, но и зависит от однородности характеристик отражателя реперной марки, а также от погодных условий работы системы (например, капли дождя на реперной марке могут привести к тому, что излучение узкого пучка лучей лазерного датчика не вернется на приемник индикатора прохождения измерительной тележкой источника излучения), что в разы увеличивает вероятность необнаружения марки. Также ложное детектирование возможно в случае попадания в поле зрения указанного индикатора помехи, схожей по отражательным характеристикам с реперной маркой, что приведет к неверному определению координат положения пут в эти точке.However, the known method and system have a significant drawback, namely, a high error in determining the position of the path, due to the fact that one control element is used (a radiation source on a reference mark), this, in turn, introduces a limitation on the number of measured coordinates. In addition, the detection efficiency of the reference mark is determined not only by the quality of the indicator settings, but also depends on the uniformity of the characteristics of the reflector of the reference mark, as well as on the weather conditions of the system (for example, raindrops on the reference mark can cause radiation of a narrow beam of laser beams the sensor will not return to the receiver of the indicator of passage by the measuring cart of the radiation source), which at times increases the likelihood of not detecting the mark. False detection is also possible if the specified indicator of interference gets into the field of view that is similar in reflection to the reference mark, which will lead to an incorrect determination of the position coordinates of the put at these points.
Задачей настоящей группы изобретений является создание нового способа контроля положения железнодорожного пути и системы, его реализующей, позволяющие достичь следующего технического результата, а именно, уменьшение погрешности определения положения железнодорожного пути.The objective of this group of inventions is to create a new way to control the position of the railway track and the system that implements it, allowing to achieve the following technical result, namely, reducing the error in determining the position of the railway track.
Поставленная задача в части способа решена за счет того, что в известном способе контроля пространственного положения железнодорожного пути, включающем получение двух изображений пространства, прилегающего к пути, деактирование реперной марки на полученных изображениях, определение координат контрольного элемента реперной марки, определение величин смещений контрольного элемента относительно базовой точки приборной системы координат в вертикальном и продольном направлениях, измерение угла поворота вокруг поперечной оси, корректировку полученных величин смещений с учетом измеренного угла, определение положения пути, согласно настоящему изобретению дополнительно определяют смещение контрольного элемента относительно базовой точки приборной системы координат в поперечном направлении, причем применяют реперную марку, содержащую массив контрольных элементов, предварительно измеряют взаимное пространственное расположение элементов массива, которое сравнивают с совокупностью полученных значений смещений каждого контрольного элемента относительно базовой точки приборной системы координат, на основании результатов сравнения определяют величины смешений реперной марки в вертикальном, продольном и поперечном направлениях, а также дополнительно определяют углы поворота реперной марки вокруг вертикальной и продольной осей, дополнительно корректируют полученные величины смещений с учетом полученных значений углов поворота, по которым и определяют положение пути.The task in terms of the method is solved due to the fact that in the known method of controlling the spatial position of the railway track, which includes obtaining two images of the space adjacent to the track, deactivating the reference mark on the obtained images, determining the coordinates of the control element of the reference mark, determining the values of the displacements of the control element relative to the base point of the instrument coordinate system in the vertical and longitudinal directions, measuring the angle of rotation around the transverse axis, correcting alignment of the obtained displacement values, taking into account the measured angle, determining the position of the path, according to the present invention, additionally determine the displacement of the control element relative to the base point of the instrument coordinate system in the transverse direction, whereby a reference mark containing an array of control elements is used, the mutual spatial arrangement of the array elements is preliminarily measured, compare with the set of obtained values of the displacements of each control element relative to the base on the basis of the comparison results, determine the values of the reference mark mixes in the vertical, longitudinal and transverse directions, and also additionally determine the rotation angles of the reference mark around the vertical and longitudinal axes, additionally adjust the obtained displacement values taking into account the obtained rotation angles, according to which and determine the position of the path.
Поставленная задача в части системы решена за счет того, что в известной системе контроля пространственного положения железнодорожного пути, включающей выполненные с возможностью расположения на измерительной тележке, установленной на рельсовом пути, блок обработки и управления и фотоприемный блок, оптически связанный с реперной маркой, выполненной с возможностью ее установки на конструкциях, вынесенных за пределы рельсового пути и расположенных по ходу движения измерительной тележки, при этом фотоприемный блок содержит две приемно-анализирующие системы, датчик угла наклона фотоприемного блока, выход которого соединен со входом блока обработки и управления, причем каждая приемно-анализирующая система включает объектив и позиционно-чувствительный приемник оптического излучения, установленный в плоскости анализа изображения реперной марки и выход которого соединен с входом блока обработки и управления, согласно настоящему изобретению фотоприемный блок дополнительно содержит осветительный модуль, соединенный с блоком обработки и управления, при этом реперная марка оптически сопряжена с осветительным модулем и выполнена с образованием массива контрольных элементов, количество которых не менее числа точек, однозначно определяющих форму реперной марки.The problem in part of the system is solved due to the fact that in the known system for controlling the spatial position of the railway track, including processing and control units and a photodetector optically coupled to a reference mark made with reference marks made on the measuring trolley mounted on the rail the possibility of its installation on structures that are outside the rail track and located along the direction of the measuring trolley, while the photodetector unit contains two receiving analyzing systems, a tilt angle sensor of the photodetector unit, the output of which is connected to the input of the processing and control unit, each receiving and analyzing system including a lens and a position-sensitive optical radiation receiver mounted in the image analysis plane of the reference mark and the output of which is connected to the input of the processing unit and control, according to the present invention, the photodetector unit further comprises a lighting module connected to the processing and control unit, while the reference m pka optically conjugate with the lighting module and is configured to form an array of control elements, whose number is not less than the number of points that uniquely determine the shape of the reference mark.
Таким образом, заявляемые технические решения всей своей совокупностью существенных признаков позволяют уменьшить погрешность определения положения пути за счет обеспечения возможности измерения всех шести координат (три линейные и три угловые) и последующей коррекции линейных смещений с учетом трех углов поворота реперной марки, а также за счет аппроксимации восстановленных в пространство предметов координат метрологически значимых признаков (контрольных элементов) реперной марки пространственной фигурой, соответствующей форме марки, сопоставлением результата аппроксимации с шаблоном (предварительно измеренное взаимное пространственное расположение элементов массива реперной марки), и повторением операций аппроксимации и сопоставления для оставшихся координат с вычислением величин смещений и углов поворота. Возможность шестикоординатного измерения обеспечена за счет выполнения реперной марки с образованием массива контрольных элементов, количество которых не менее числа точек, однозначно определяющих форму реперной марки. С помощью осветительного модуля подсвечивают реперную марку для создания оптимального отношения сигнал-шум в приемно-анализирующей системе, что повышает вероятность правильного обнаружения (детектирования) марки.Thus, the claimed technical solutions, with their entire set of essential features, can reduce the error in determining the position of the path by providing the ability to measure all six coordinates (three linear and three angular) and the subsequent correction of linear displacements, taking into account the three angles of rotation of the reference mark, as well as by approximation coordinates of metrologically significant signs (control elements) of the reference mark restored into space of the reference mark by a spatial figure corresponding to the shape arch comparison with structured approximation result (pre-measured relative spatial arrangement of the elements of the array reference mark), and repeating approximation and comparison operations for the remaining coordinate values by calculating the displacement and the rotation angles. The possibility of six-dimensional measurement is ensured by performing a reference mark with the formation of an array of control elements, the number of which is not less than the number of points that uniquely determine the shape of the reference mark. Using the lighting module, the reference mark is illuminated to create the optimal signal-to-noise ratio in the receiving-analyzing system, which increases the likelihood of correct detection (detection) of the mark.
Сущность заявляемого способа и системы, его реализующей, и возможность их практической реализации поясняется приведенным ниже описанием и чертежом.The essence of the proposed method and system that implements it, and the possibility of their practical implementation is illustrated by the description and drawing below.
На чертеже представлена структурная схема системы контроля положения железнодорожного пути, где:The drawing shows a structural diagram of a system for monitoring the position of the railway, where:
1 - блок обработки и управления;1 - processing and control unit;
2 - фотоприемный блок;2 - photodetector block;
3 - реперная марка;3 - reference mark;
4 - приемно-анализирующая система;4 - receiving and analyzing system;
5 - датчик угла наклона;5 - angle sensor;
6 - объектив;6 - lens;
7 - позиционно-чувствительный приемник;7 - position-sensitive receiver;
8 - осветительный модуль;8 - lighting module;
9 - контрольные элементы;9 - control elements;
10 - оптический фильтр.10 - optical filter.
Система контроля пространственного положения железнодорожного пути включает выполненные с возможностью расположения на измерительной тележке (на чертеже не показано), установленной на рельсовом пути (на чертеже не показано), блок 1 обработки и управления и фотоприемный блок 2, оптически связанный с реперной маркой 3, выполненной с возможностью ее установки на конструкциях (на чертеже не показано), вынесенных за пределы рельсового пути (на чертеже не показано) и расположенных по ходу движения измерительной тележки (на чертеже не показано), при этом фотоприемный блок 2 содержит две приемно-анализирующие системы 4, датчик 5 угла наклона фотоприемного блока 2, выход которого соединен со входом блока 1 обработки и управления. Каждая приемно-анализирующая система 4 включает объектив 6 и позиционно-чувствительный приемник 7 оптического излучения, установленный в плоскости анализа изображения реперной марки 3 и выход которого соединен с входом блока 1 обработки и управления. При этом фотоприемный блок 2 дополнительно содержит осветительный модуль 8, соединенный с блоком 1 обработки и управления, а реперная марка 3 оптически сопряжена с осветительным модулем 8 и выполнена с образованием массива контрольных элементов 9, количество которых не менее числа точек, однозначно определяющих форму реперной марки 3. Для спектрального согласования приемно-анализирующей системы 4 и излучения осветительного модуля 8 в состав каждой приемно-анализирующей системы 4 может входить оптический фильтр 10.The system for monitoring the spatial position of the railway track includes those arranged on a measuring trolley (not shown in the drawing) mounted on a rail (not shown in the drawing), a processing and control unit 1 and a photodetector 2, which is optically coupled to a reference mark 3 made with the possibility of its installation on structures (not shown in the drawing), taken outside the rail track (not shown in the drawing) and located along the direction of the measuring trolley (not shown in the drawing), When this photoreceptor unit 2 comprises two receiving and analyzing system 4, a sensor 5, the angle of inclination photodetector unit 2 whose output is connected to the input unit 1 and control processing. Each receiving and analyzing system 4 includes a lens 6 and a position-sensitive receiver 7 of optical radiation mounted in the image analysis plane of the reference mark 3 and the output of which is connected to the input of the processing and control unit 1. In this case, the photodetector unit 2 further comprises a lighting module 8 connected to the processing and control unit 1, and the reference mark 3 is optically coupled to the lighting module 8 and is formed with an array of control elements 9, the number of which is not less than the number of points that uniquely determine the shape of the reference mark 3. For spectral matching of the receiving-analyzing system 4 and the radiation of the lighting module 8, the composition of each receiving-analyzing system 4 may include an optical filter 10.
Фотоприемный блок 2 (стереоскопического типа) состоит из двух оптических приемно-анализирующих систем 4, служащих для приема оптического изображения от реперной марки 3 и дальнейшего его преобразования в цифровые электрические сигналы. Каждая из оптических приемно-анализирующих систем 4 включает объектив 6 и позиционно-чувствительный приемник оптического излучения 7, установленный в плоскости анализа изображения реперной марки 3. Причем оптические оси этих систем пересекаются в точке максимальной дальности измерения.The photodetector unit 2 (stereoscopic type) consists of two optical receiving and analyzing systems 4, which are used for receiving an optical image from a reference mark 3 and its further conversion into digital electrical signals. Each of the optical receiving and analyzing systems 4 includes a lens 6 and a position-sensitive optical radiation receiver 7, mounted in the image analysis plane of the reference mark 3. Moreover, the optical axes of these systems intersect at the point of maximum measurement range.
Угол поворота фотоприемного блока 2 относительно поперечной оси контролируется с помощью датчика 5 угла наклона, например с помощью инклинометра.The angle of rotation of the photodetector unit 2 relative to the transverse axis is controlled using the inclination angle sensor 5, for example using an inclinometer.
Совокупные данные от оптических приемно-анализирующих систем 4 и от датчика 5 угла наклона поступают в блок 1 обработки и управления, который может быть дистанционно связан с центральным блоком обработки (ЦБО).The aggregate data from the optical receiving and analyzing systems 4 and from the sensor 5 of the angle of inclination are received in the processing and control unit 1, which can be remotely connected to the central processing unit (CBO).
Массив контрольных элементов 9 на реперной марке 3 может быть образован, например, с помощью трафарета (на чертеже не показано), нанесенного, например, на отражатель или рассеиватель (на чертеже не показано), расположенный на основании, выполненном с возможностью крепления на конструкциях (на чертеже не показано), вынесенных за пределы рельсового пути (на чертеже не показано), например, опорах контактной сети или других конструкциях, расположенных вдоль железнодорожного пути но ходу движения машины и геодезические координаты которых определены. Трафарет (на чертеже не показано) выполнен с возможностью пространственной модуляции излучения, отраженного от отражателя (на чертеже не показано), и образован, например, слоем прозрачного материала, на который водостойкой краской нанесен узор, или слоем непрозрачного материала с отверстиями произвольной формы. Причем взаимное пространственное расположение элементов массива априорно известно. К конструкциям (на чертеже не показано) реперная марка 3 может быть прикреплена любыми известными способами.An array of control elements 9 on the reference mark 3 can be formed, for example, using a stencil (not shown in the drawing), deposited, for example, on a reflector or diffuser (not shown in the drawing), located on a base that can be mounted on structures ( not shown) drawn outside the rail track (not shown), for example, supports of the contact network or other structures located along the railway track but moving the machine and whose geodetic coordinates are determined enes. The stencil (not shown in the drawing) is configured to spatially modulate the radiation reflected from the reflector (not shown in the drawing), and is formed, for example, by a layer of transparent material on which a pattern is applied with waterproof paint, or a layer of opaque material with holes of arbitrary shape. Moreover, the mutual spatial arrangement of array elements is a priori known. To structures (not shown), the reference mark 3 can be attached by any known means.
Осветительный модуль 8 работает в импульсном режиме и может быть выполнен в виде набора источников излучения, спектр излучения которых согласован со спектральной характеристикой позиционно-чувствительных приемников оптического излучения и спектром пропускания оптического фильтра, и формирователя угловой расходимости их излучения, выполненного в виде, например, зеркального отражателя, отражающая поверхность которого выполнена в виде поверхности второго порядка. При этом источники излучения могут быть диодными, лазерными, лампами накаливания или любыми другими, однако спектральный состав их излучения должен быть согласован со свойствами материала марки 3 отражать (рассеивать) излучение этого спектрального состава, и полосой пропускания оптического фильтра 10, угол расходимости излучения должен быть достаточен, чтобы покрыть весь диапазон измерений (все возможные положения реперной марки 3), а мощность излучения должна быть достаточна для формирования на поверхности позиционно-чувствительных приемников 7 облученности в изображении реперной марки 3, достаточной для ее детектирования и необходимых измерений.The lighting module 8 operates in a pulsed mode and can be made in the form of a set of radiation sources whose emission spectrum is consistent with the spectral characteristics of position-sensitive optical radiation receivers and the transmission spectrum of the optical filter, and the angular divergence of their radiation, made in the form, for example, of a mirror reflector, the reflective surface of which is made in the form of a second-order surface. In this case, the radiation sources can be diode, laser, incandescent, or any other, however, the spectral composition of their radiation must be consistent with the properties of the grade 3 material to reflect (scatter) the radiation of this spectral composition, and the passband of the optical filter 10, the radiation divergence angle should be sufficient to cover the entire measurement range (all possible positions of the reference mark 3), and the radiation power should be sufficient to form position-sensitive irradiation detectors 7 in the image of the reference mark 3, sufficient for its detection and necessary measurements.
Осветительный модуль 8 может быть выполнен в виде одного блока, расположенного между приемно-анализирующими системами 4 или в виде совокупности двух блоков, каждый из которых расположен в каждой приемно-анализирующей системе 4. Выбор варианта выполнения осветительного модуля 8 обусловлен диаграммой направленности световозвращения реперной марки 3.Lighting module 8 can be made in the form of one unit located between the receiving and analyzing systems 4 or in the form of a combination of two blocks, each of which is located in each receiving and analyzing system 4. The choice of the lighting module 8 is determined by the radiation pattern of the reference mark 3 .
С помощью данной системы осуществляют следующий способ контроля положения пути, заключающийся в том, что с помощью приемно-анализирующих систем 4 получают два изображения пространства, прилегающего к пути (на чертеже не показано). С помощью блока 1 обработки и управления осуществляют деактирование реперной марки 3 на полученных изображениях и определение координат контрольных элементов 9 реперной марки 3, предварительно измерив взаимное пространственное расположение контрольных элементов 9. Затем определяют величины смещений контрольных элементов 9 относительно базовой точки приборной системы координат в вертикальном, продольном и поперечном направлениях, определяют углы поворота реперной марки 3 вокруг вертикальной и продольной осей, а также измеряют угол поворота системы вокруг поперечной оси. Причем углы поворота реперной марки 3 вокруг вертикальной и продольной осей определяют углы поворота системы вокруг соответствующих осей.Using this system, the following method of controlling the position of the path is carried out, which consists in the fact that using the receiving-analyzing systems 4, two images of the space adjacent to the path are obtained (not shown in the drawing). Using the processing and control unit 1, the reference mark 3 is deactivated on the obtained images and the coordinates of the control elements 9 of the reference mark 3 are determined, having previously measured the mutual spatial arrangement of the control elements 9. Then, the displacements of the control elements 9 relative to the base point of the instrument coordinate system in the vertical are determined, longitudinal and transverse directions, determine the rotation angles of the reference mark 3 around the vertical and longitudinal axes, and also measure the angle of rotation Orota system around the transverse axis. Moreover, the rotation angles of the reference mark 3 around the vertical and longitudinal axes determine the rotation angles of the system around the corresponding axes.
Совокупность полученных значений смещений каждого контрольного элемента 9 относительно базовой точки приборной системы координат сравнивают с предварительно измеренным взаимным пространственным расположением элементов массива. На основании результатов этого сравнения определяют величины смещений реперной марки 3 в вертикальном, продольном и поперечном направлениях. Производят корректировку полученных величин смещений с учетом полученных значений углов поворота, например, по следующему выражению:The set of obtained values of the displacements of each control element 9 relative to the base point of the instrument coordinate system is compared with the previously measured mutual spatial arrangement of the array elements. Based on the results of this comparison, the displacements of the reference mark 3 in the vertical, longitudinal and transverse directions are determined. Adjust the obtained displacement values taking into account the obtained values of the rotation angles, for example, by the following expression:
где X, Y, Ζ - координаты смещений ренерной марки 3 в поперечном, вертикальном и продольном направлениях, α,β,γ - углы поворота реперной марки 3 относительно осей поперечного, вертикального и продольного направлений, Xкорр, Yкорр, Zкорр - скорректированные с учетом полученных значений углов поворота координаты смещения реперной марки 3 в поперечном, вертикальном и продольном направлениях, по которым и определяют положение пути с учетом взаимного расположения системы, измерительной 'тележки и рельсового пути.where X, Y, Ζ are the coordinates of the displacements of the rendered mark 3 in the transverse, vertical, and longitudinal directions, α, β, γ are the angles of rotation of the reference mark 3 relative to the axes of the transverse, vertical, and longitudinal directions, X corr , Y corr , Zcorr are corrected with taking into account the obtained values of the rotation angles of the coordinate coordinate of the reference mark 3 in the transverse, vertical and longitudinal directions, which determine the position of the track, taking into account the relative position of the system, measuring carriage and rail track.
Заявляемые способ и система, его реализующая, работают следующим образом.The inventive method and system that implements it, work as follows.
Блок 1 обработки и управления считывает с датчика 5 угла наклона угол поворота системы относительно поперечного направления. Далее блок 1 обработки и управления с некоторой частотой формирует сигнал включения осветительного модуля 8, который освещает реперную марку 3. Сформированные приемно-анализирующими системами 4 изображения реперной марки 3 сохраняют в памяти блока 1 обработки и управления. После этого блок 1 обработки и управления вырабатывает сигнал выключения осветительного модуля 8 и проводит анализ сохраненных изображений на предмет наличия изображения реперной марки 3. Если хотя бы на одном из сохраненных изображений присутствует изображение реперной марки 3, то на обоих сохраненных изображениях производят определение положения метрологически значимых элементов, а именно координат изображений контрольных элементов 10. Далее по найденным координатам определяют положение всех контрольных элементов 10 в пространстве предметов, например, методом триангуляции. Поскольку в полученных таким образом трехмерных координатах содержится ошибка, вызванная как погрешностью определения координат изображений контрольных элементов 10, так и ошибками восстановления в пространство предметов (триангуляции), то полученные трехмерные координаты контрольных элементов 10 аппроксимируют некоторой пространственной фигурой, соответствующей априорно известной поверхности расположения контрольных элементов 10 в пространстве, например плоскости. После этого найденные трехмерные координаты контрольных элементов 10 проецируют на эту пространственную фигуру. Полученные таким образом уточненные трехмерные координаты контрольных элементов 10 сравнивают с трехмерным шаблоном, соответствующим априорно известному расположению контрольных элементов 10 реперной марки 3 в пространстве. Поскольку координаты трехмерного шаблона заданы относительно начала приборной системы координат, то результатом сравнения является подобранные углы поворота и трехмерное смещение шаблона относительно базовой точки приборной системы координат и априорно выбранной начальной ориентации этого шаблона. Углы поворота и трехмерное смещение подбирают по принципу наибольшего совпадения с уточненными трехмерными координатами контрольных элементов 10 реперной марки 3, что определяет величину смещения реперной марки 3 относительно поперечного, вертикального и продольного направлений. Найденные величины смещения реперной марки 3 и углов поворота вокруг продольного и вертикального направления, а также угла поворота системы относительно поперечного направления, полученного от датчика 5 угла поворота, используют для коррекции результатов, например, по приведенной выше формуле.The processing and control unit 1 reads from the sensor 5 of the angle of inclination the angle of rotation of the system relative to the transverse direction. Next, the processing and control unit 1 with a certain frequency generates an enable signal for the lighting module 8, which illuminates the reference mark 3. The images of the reference mark 3 formed by the receiving-analyzing systems 4 are stored in the memory of the processing and control unit 1. After that, the processing and control unit 1 generates a turn-off signal for the lighting module 8 and analyzes the stored images for the presence of the image of the reference mark 3. If at least one of the saved images contains the image of the reference mark 3, then the position of metrologically significant is determined on both saved images elements, namely, the coordinates of the images of the control elements 10. Next, by the found coordinates determine the position of all the control elements 10 in the space n Redmets, for example, by the method of triangulation. Since the three-dimensional coordinates obtained in this way contain an error caused by both the error in determining the coordinates of the images of the control elements 10 and the errors of restoration into the space of objects (triangulation), the obtained three-dimensional coordinates of the control elements 10 are approximated by some spatial figure corresponding to the a priori known surface of the location of the control elements 10 in space, for example a plane. After that, the found three-dimensional coordinates of the control elements 10 are projected onto this spatial figure. The refined three-dimensional coordinates of the control elements 10 thus obtained are compared with a three-dimensional template corresponding to the a priori known location of the control elements 10 of the reference mark 3 in space. Since the coordinates of the three-dimensional template are set relative to the beginning of the instrument coordinate system, the result of the comparison is the selected rotation angles and three-dimensional displacement of the template relative to the base point of the instrument coordinate system and the a priori selected initial orientation of this template. The rotation angles and the three-dimensional offset are selected according to the principle of greatest coincidence with the specified three-dimensional coordinates of the control elements 10 of the reference mark 3, which determines the offset value of the reference mark 3 relative to the transverse, vertical and longitudinal directions. The found values of the displacement of the reference mark 3 and the rotation angles around the longitudinal and vertical directions, as well as the rotation angle of the system relative to the transverse direction obtained from the rotation angle sensor 5, are used to correct the results, for example, according to the above formula.
Для улучшения результатов измерения этапы аппроксимации, проецирования и сравнения с шаблоном могут повторяться несколько раз после предварительного отбрасывания координат изображений некоторого количества контрольных элементов 10 реперной марки 3 из рассмотрения.To improve the measurement results, the steps of approximation, projection and comparison with the template can be repeated several times after preliminary discarding the coordinates of the images of a certain number of control elements 10 of the reference mark 3 from consideration.
Таким образом, достигается технический результат заявляемой группы изобретений, а именно уменьшение погрешности определения положения железнодорожного пути.Thus, the achieved technical result of the claimed group of inventions, namely, reducing the error in determining the position of the railway track.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014139762/11A RU2556740C1 (en) | 2014-09-30 | 2014-09-30 | Method of check of spatial position of railroad, and system of its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014139762/11A RU2556740C1 (en) | 2014-09-30 | 2014-09-30 | Method of check of spatial position of railroad, and system of its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2556740C1 true RU2556740C1 (en) | 2015-07-20 |
Family
ID=53611534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014139762/11A RU2556740C1 (en) | 2014-09-30 | 2014-09-30 | Method of check of spatial position of railroad, and system of its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2556740C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2636200C2 (en) * | 2015-12-30 | 2017-11-21 | Новосибирская городская общественная организация "Центр развития и внедрения новых технологий" | Method for automatic monitoring of state of rail bars of continuous welded rail track and system therefor |
| RU2740485C1 (en) * | 2020-06-10 | 2021-01-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учрежденеи высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) | Railway track spatial position determining system |
| RU2764812C1 (en) * | 2021-03-17 | 2022-01-21 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Method for placing the railway track in the design position according to altitude marks and the device for its implementation |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU58484U1 (en) * | 2006-06-23 | 2006-11-27 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "ТОРМО" | CONTINUOUS RAILWAY METER |
| EP1970278A1 (en) * | 2007-03-12 | 2008-09-17 | Strukton Railinfra Installatietechniek B.V. | Method and assembly for surveying a railway section |
| RU2387561C1 (en) * | 2009-03-23 | 2010-04-27 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Opto-electronic system for monitoring spatial position of railway track |
| RU99758U1 (en) * | 2010-06-07 | 2010-11-27 | Олег Александрович Андрианов | TRAVELING TROLLEY |
| RU2424932C1 (en) * | 2009-12-30 | 2011-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики" | Optoelectronic system to control spatial position of railway track |
-
2014
- 2014-09-30 RU RU2014139762/11A patent/RU2556740C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU58484U1 (en) * | 2006-06-23 | 2006-11-27 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "ТОРМО" | CONTINUOUS RAILWAY METER |
| EP1970278A1 (en) * | 2007-03-12 | 2008-09-17 | Strukton Railinfra Installatietechniek B.V. | Method and assembly for surveying a railway section |
| RU2387561C1 (en) * | 2009-03-23 | 2010-04-27 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Opto-electronic system for monitoring spatial position of railway track |
| RU2424932C1 (en) * | 2009-12-30 | 2011-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики" | Optoelectronic system to control spatial position of railway track |
| RU99758U1 (en) * | 2010-06-07 | 2010-11-27 | Олег Александрович Андрианов | TRAVELING TROLLEY |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2636200C2 (en) * | 2015-12-30 | 2017-11-21 | Новосибирская городская общественная организация "Центр развития и внедрения новых технологий" | Method for automatic monitoring of state of rail bars of continuous welded rail track and system therefor |
| RU2740485C1 (en) * | 2020-06-10 | 2021-01-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учрежденеи высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) | Railway track spatial position determining system |
| RU2764812C1 (en) * | 2021-03-17 | 2022-01-21 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Method for placing the railway track in the design position according to altitude marks and the device for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DK2914205T3 (en) | Calibration device and method for calibrating a dental camera | |
| CN107167790B (en) | A kind of two step scaling method of laser radar based on Calibration Field | |
| CN107615006B (en) | Tunnel dimension measuring device and tunnel dimension measuring method | |
| CN106978774B (en) | A kind of road surface pit slot automatic testing method | |
| CN108700650B (en) | Device and method for calibrating light propagation time camera | |
| CN105352514B (en) | A kind of the alignment deviation correcting device and method of the demarcation of space navigation seeker ground | |
| US11275154B2 (en) | Method of correcting measurement value of laser scanner, and device for the method | |
| CN111161358B (en) | Camera calibration method and device for structured light depth measurement | |
| EP3435028B1 (en) | Live metrology of an object during manufacturing or other operations | |
| CN106197292A (en) | A kind of building displacement monitoring method | |
| US20200249336A1 (en) | Detector assembly, detector, and laser ranging system | |
| RU2556740C1 (en) | Method of check of spatial position of railroad, and system of its implementation | |
| CN104903680A (en) | Method for monitoring linear dimensions of three-dimensional objects | |
| CN103676487B (en) | A kind of workpiece height measurement mechanism and bearing calibration thereof | |
| CN104749901A (en) | Focusing and leveling device | |
| US20150323416A1 (en) | Method and device for measuring a decentration and tilt of faces of an optical element | |
| CN208109075U (en) | A kind of subgrade settlement detection device based on laser | |
| CN108088375B (en) | Method and device for receiving object relative position detection light beam | |
| CN101240520A (en) | Railway line parameter photoelectric testing device used for tamping vehicle and detection method thereof | |
| CN203741686U (en) | Pavement two-dimensional image and surface three-dimensional data composite collection device | |
| RU2635336C2 (en) | Method of calibrating optical-electronic device and device for its implementation | |
| CN108195568A (en) | Upper beam illumination testing apparatus centering self-test and calibration method | |
| JP2020160044A (en) | Distance measuring device and distance measuring method | |
| RU2387561C1 (en) | Opto-electronic system for monitoring spatial position of railway track | |
| CN107436131A (en) | The measurement of planeness system and its measuring method of a kind of laser alignment equipment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181001 |